基于ANSYS的机翼的流固耦合分析
ANSYS Workbench 19.0基础入门与工程实践 第24章 流固耦合分析
24.2 流固耦合分析实例—收缩喷管流固耦合分析
• 本例以收缩喷管为研究对象，利用CFX模块对流固耦合情 况下的结构受力进行仿真模拟，通过详细的操作和仿真说 明，为读者学习和掌握流固耦合方法提供指导和实践案例。
• 24.2.1 问题描述 • 24.2.2 几何建模 • 24.2.3 流体网格划分 • 24.2.4 流体求解设置 • 24.2.5 流体结果后处理 • 24.2.6 结构场求解设置 • 24.2.7 结构场结果后处理
24.1.1 流体控制方程
• 流固耦合问题应该遵循流体力学的三大定律，对于不可压 缩的牛顿流体，守恒定律通过式至式所示的控制方程进行 描述。
• 质量守恒方程：
• 动守恒方程：
• 能量守恒方程：
24.1.2 固体控制方程
• 固体控制方程根据牛顿第二定律导出，如式所示。
24.1.3 流固耦合方程
• 流固耦合方程遵循最基本的守恒原则，在流固耦 合交界面位置，应该满足流体与固体应力、位移 的相等或者守恒，如式所示。
24.1.4 流固耦合仿真流程
• 本章主要介绍单向流固耦合的分析过程，通常在WB 19.0 中实现流固耦合的流程如图左所示，其中流体的计算可以 采用CFD或者CFX两种求解器。在WB 19.0中创建分析项目， 如图右所示。
24.4 本章小结
• 本章主要介绍了流固耦合分析的基本理论和方法，同时针 对如何在WB 19.0中实现流固耦合进行了详细的介绍，并 通过两个具体实例对该方法进行逐一讲解，为读者提供较 为全面的操作指南。
基于ANSYS的流固耦合动力分析方法
杨 吉新 ， 张 可 。 慧慧 党
ANSYSWorkbench流-固耦合计算方法解析
ANSYSWorkbench流-固耦合计算方法解析流-固耦合主要研究流体流动导致结构变形，而结构变形可能会影响流体流动。
基于ANSYS Workbench可以实现单向和双向流固耦合，而且可以处理结构发生大变形的双向流固耦合计算，流固耦合计算的典型应用包括，机翼颤振，管道振动，导线覆冰振动，含流体容器晃动，结构跌落入水冲击，柔性结构扰流振动等。
目前，ANSYS版本已经更新到了2023R1，各类流固耦合计算功能，更加完善，操作使用更加方便，对于流固耦合根据耦合方式可以分为：（1）单向耦合。
A场对B场有影响，而B场对A场没有影响，常见的问题就是热应力计算，一般的热应力计算中，只考虑温度对结构的影响，而忽律结构变形对温度场的影响；（2）双向耦合。
A场对B场有影响，而B场对A场也有影响，例如气动颤振问题，流场对结构的变形有影响，反过来结构变形也会影响流场。
ANSYS目前主要提供了四种流固耦合仿真策略：（1）Fluent+结构模块（稳态或瞬态）该方法可以完成各类稳态或瞬态的单向流固耦合计算，计算效率高，数据传递稳定，例如，各类流体载荷导致的结构变形和应力，结构在流体作用下的小变形振动等。
（2）Fluent+结构模块（稳态或瞬态）该方法在Fluent中完成流场求解，获得流场的压力；在结构模块（稳态或瞬态）完成固体场求解，获得变形，然后通过系统耦合器完成数据的交互传递，该方法，即可以完成单向流固耦合计算，也可以完成双向流固耦合计算，但是在同一时刻，只有一个场在求解，双向流固耦合的求解时间较长。
（3）基于LS-DYNA软件完成流固耦合计算LS-DYNA支持ICFD求解器与其自身的固体力学求解器之间的耦合。
ICFD求解器适用于五大行业多物理场应用：•汽车行业，LS-DYNA传统应用领域，ICFD可针对热-结构耦合的外部空气动力学分析提供解决方案；•制造行业，ICFD可应用于冷却相关分析，例如金属冲压，电池组的冷却等；•能源行业，尤其是风能行业。
ANSYS流固耦合
教程大纲
在这个教程中您将学到：
– – – – 移动网格 流体－固体相互作用模拟 运用ANSYS-MultiField模拟 同时处理两个结果文件
问题概述
在这个教程中，运用一个简单的摆动板例题来解释 怎样建立以及模拟流体－结构相互作用的问题。其 中流体模拟在ANSYS CFX求解器中运行，而用 ANSYS软件包中的FEA来模拟固体问题。模拟流固 相互作用的整个过程中需要两个求解器的耦合运 行，ANSYS－MultiField求解器提供了耦合求解的平 台。
4. 点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
创建域：为了使ANSYS Solver能够把网格变形信息传递给 CFX Solver，在CFX中必须激活网格移动。 1. 重命名Default Domain为OscillatingPlate，并打开进行编 辑 2. 应用以下设置
8.
点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
输出求解器文件(.def) 1. 点击Write Solver File 2. 如果 Physics Validation Summary 对话框出现，点击 Yes 以继续 3. 应用以下设置
3.
点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
创建边界条件 • 流体外部边界
1. 2. 创建一个新边界条件，命名为Interface. 应用以下设置
3.
点击OK
设置流体问题、 中设置ANSYS MultiField 设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置 中设置
ansys流固耦合模态分析
有问题可以发邮件给我一起讨论**************FSI流固耦合命令求解流固耦合问题使用ANSYS计算结构在水中的模态时, FLUID29,FLUID30单元分别用来模拟二维和三维流体部分,相应的结构模型则利用PLANE42单元和SOL ID45等单元来构造，其中，PLANE42和SOL ID45分别是用来构造二维和三维结构模型的单元。
FLUID30是流体声单元,主要用于模拟流体介质及流固耦合问题。
该单元有8 个节点,每个节点上有4 个自由度,分别是XYZ上3个方向位移自由度和1个压力自由度,为各向同性材料。
输入材料属性时,需要输入流体的材料密度(作为DENS 输入)及流体声速(作为SONC输入),流体粘性产生的损耗效应忽略不计。
FLUID29是FLUID30单元在二维上的简化，少了一个Z向的位移。
SOLID45单元用于构造三维实体结构。
单元通过8 个节点来定义,每个节点有3 个沿着XYZ方向平移的自由度。
PLANE42是SOLID45单元在二维上的简化。
在利用ANSYS建模分析时,流场域单元属性分为2种,由KEYOPT(2)(指定流体和结构分界面处结构是否存在) 控制,在流固耦合交界面上的单元KEYOPT(2) = 0 ,表示分界面处有结构,其他流体单元KEYOPT(2)=1,表示分界面处无结构。
流体-结构分界面通过面载荷标志出来,指定FSI label可以把分界面处的结构运动和流体压力耦合起来,分界面标志在分界面处的流体单元标出。
数值分析的步骤1) 建立流体单元的实体模型。
建立流体模型,需要确定流体域的范围,可以把无限边界流体简化成流体区域的半径为固体结构半径的10倍。
2) 标记流固耦合界面。
选取流体单元中流固交界面上的节点,执行FSI 命令,流固耦合交界面的处理:流体与固体是两个独立的实体,在划分单元时在两者交界面上的单元网格要划分一致,这样在交界面上的同一位置一般就有两个重合的节点,一个节点属于流体单元,一个节点属于固体单元,这两个重合节点在交界面的位移强制保持一致。
ANSYS流固耦合分析实例
为0 [s]设置压力为100 [pa] 5. 表中需要继续输入两排参数，100 [pa]对应于0.499 [s]， 0 [pa]
对应于0.5 [s]
模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件
现在，模拟设置已经完成。在Simulation中ANSYS MultiField 并不运行，因此用求解器按钮并不能得到结果 1. 然 而 ， 在 目 录 树 中 的 高 亮 Solution 中 ， 选 择 Tools > Write ANSYS Input File，把结果写进文件OscillatingPlate.inp 2. 网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择Mesh 3. 保存Simulation数据，返回Oscillating Plate [Project]面板， 存储Project
固定支撑：为确保薄板的底部固定于平板，需要设置固定支撑 条件。
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support
2. 用旋转键 旋转几何模型，以便可以看见模型底面（low-y）， 然后选择 并点击底面（low-y）
3. 在Details窗口，选择Geometry，然后点击No Selection使Apply 按钮出现（如果需要）。点击Apply以设置固支。
设置仿真类型： 1. 选择 Insert > Simulation Type. 2. 应用以下设置： 3. 点击OK
设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS MultiField
建立流体物质 1. 选择 Insert > Material. 2. 把新物质名定义为 Fluid. 3. 应用以下设置
Ansys CFX 流固耦合分析
流固耦合FSI分析分析原理：流场采用CFX12，固体采用ANSYS12分别计算，通过界面耦合。
流体网格：流体部分采用HyperMesh9.0分网，按照流体分网步骤即可，没有特殊要求。
网格导出：CFX可以很好的支持Fluent的.cas格式。
直接导出这个格式即可。
流体的其余设置都在CFX-PRE中设置。
固体网格即设置：HyperMesh9.0划分固体网格。
设置边界条件，载荷选项，求解控制，导出.cdb文件。
实例练习：以CFX12实例CFX tutorial 23作为练习。
为节省时间，将计算时间缩短为2s。
网格划分：提取CFX tutorial 23中的实体模型到hm中，分别划分流体，固体网格。
分别导出为fluent的.cas格式和ansys的cdb格式。
流体网格如下：网格文件见:fluid.cas固体网格为：特别注意：做FSI分析时，ANSYS固体部分必须在BATCH下运行（即将.cdb文件导入ansys不需要任何操作就能直接计算出结果），所以导出的.CDB文件需要添加一个命令，在hm建立FSIN_1的set，以方便在.cdb中手动添加命令SF,FSIN_1,FSIN,1，具体位置在定义了节点集合FSIN_1之后。
另一个set：pressure用于施加压强。
这里还设置了一些控制卡片用于分析，当然也可以直接修改.cdb文件详细.cdb文件请参看plate.cdb将固体部分在ansys中计算一下，以确定没有问题。
通过ansys计算检查最大位移：最上面的点x向变形曲线至此，固体部分的计算文件已经准备好，流体网格需要导入CFX以进一步设置求解选项和耦合选项。
以下在CFX-PRE中进行设置由于固体模型已经生成，故不需要利用workbench，所以不必按照指南的做法。
启动workbench，拖动fluid flow(CFX)到工作区直接双击setup进入CFX-PRE 导入流体网格然后设置分析选项：注意：mechanical input file即是固体部分网格。
ansys流固耦合案例
ansys流固耦合案例
ANSYS流固耦合是一种模拟分析技术，用于研究流体和固体之间的相互作用。
它可以在一个模拟中同时考虑流体和固体的运动和变形，从而更准确地预测系统的行为。
以下是一些ANSYS流固耦合的应用案例：
1. 水下爆炸冲击分析：在这种情况下，流固耦合分析可以用于研究水中的爆炸冲击对周围结构的影响。
通过考虑水的流动和固体结构的变形，可以更准确地预测爆炸冲击的传播路径和结构的破坏程度。
2. 风力发电机叶片设计：在风力发电机中，叶片的设计对其性能至关重要。
流固耦合分析可以用于优化叶片的形状和材料，以最大限度地提高能量转换效率。
通过考虑风的流动和叶片的变形，可以预测叶片的受力情况和振动特性。
3. 水力润滑轴承分析：在水力润滑轴承中，流体的流动对轴承的性能和寿命有重要影响。
流固耦合分析可以用于优化轴承的设计，以减少摩擦和磨损，并提高轴承的承载能力。
通过考虑流体的流动和轴承的变形，可以预测轴承的润滑性能和寿命。
4. 波浪对海洋结构物的影响分析：在海洋工程中，波浪对海洋结构物的影响是一个重要的研究领域。
流固耦合分析可以用于研究波浪对海洋平台、堤岸和海底管道等结构物的冲击和振动情况。
通过考虑波浪的流动和结构物的变形，可以预测结构物的破坏程度和安全
性能。
这些案例只是流固耦合分析的一小部分应用领域，实际上在工程和科学研究中有很多其他的应用。
ANSYS作为一种强大的模拟软件，可以帮助工程师和科学家更好地理解和优化流体和固体系统的相互作用。
ANSYS流固耦合分析
ANSYS流固耦合分析9.2 问题的描述（2）进入前处理器，定义所需的单元类型。
对于该问题而言，模型中只含有Plane 42一种单元，由于本计算是针对二维平面应变问题，因而需将Plane 42的KEYOPT(3)设置为2。
对应的命令流如下：/prep7et,1,plane42KEYOPT,1,3,2 !平面应变选项（3）定义模型中的材料参数。
模型中共有7种材料，包括基岩和不同饱和度下的滑体材参。
定义材参的命令如下：mp,ex,1,20e9 !岩体弹性模型mp,prxy,1,0.22 !岩体泊松比mp,dens,1,2600 !岩体密度mp,ex,2,3e9 !滑体初始参数mp,prxy,2,0.35mp,dens,2,2140mp,ex,3,2.7e9 !饱和度为35%mp,prxy,3,0.35mp,dens,3,2180mp,ex,4,2.4e9 !饱和度为50%mp,prxy,4,0.35mp,dens,4,2210mp,ex,5,2.1e9 !饱和度为65%mp,prxy,5,0.35mp,dens,5,2240mp,ex,6,1.8e9 !饱和度为80%mp,prxy,6,0.35mp,dens,6,2270mp,ex,7,1.5e9 !饱和度为100%的弹性模量mp,prxy,7,0.35 !饱和度为100%的泊松比mp,dens,7,2300 !饱和度为100%的密度save !存储数据库（4）建立几何模型并划分单元。
由于模型的几何形状较为复杂，故采用自底向上的建模方式，即先生成点，然后生成面，最后划分单元。
k,1,0,0,0 !根据坐标生成关键点k,2,0,505,0k,3,562,505,0k,,621,459,0k,,658,433,0k,,693,393,0k,,802,313,0k,,850,303,0k,,892,273,0k,,913,253,0k,,930,243,0k,,1034,233,0k,,1186,228,0k,,1216,223,0k,,1232,208,0*do,i,1,14 !以循环的方式创建直线，共画了14条l,i,i+1*enddok,16,660,387,0 !再创建关键点k,,770,248,0k,,827,230,0k,,888,217,0k,,930,216,0k,,1034,213,0k,,1186,209,0l,4,16 !再根据关键点创建直线l,16,17l,17,18l,18,19l,19,20l,20,21l,21,22l,22,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,23,1243,198,0 !再创建关键点k,,612,380,0k,,745,214,0k,,884,181,0k,,1242,174,0l,3,24 !再根据关键点创建直线l,24,25l,25,26l,26,27l,27,23l,23,15nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号k,28,1610,198,0 !再创建关键点k,,1610,0,0k,,1243,0,0k,,884,0,0k,,745,0,0k,,612,0,0l,6,16 !再根据关键点创建直线l,7,17l,8,18l,9,19l,11,20l,13,22l,16,24l,17,25l,19,26l,24,33l,25,32l,26,31l,27,30l,1,33l,30,31l,31,32l,32,33l,23,28l,28,29l,29,30saveal,4,5,15,29 !根据线创建面al,29,6,16,30al,7,17,30,31al,8,18,31,32al,9,10,19,32,33al,11,12,20,21,33,34al,13,14,22,34al,3,15,35,23al,35,16,24,36al,36,17,18,37,25al,19,20,21,22,26,27,28,37al,1,2,23,38,42al,38,39,24,45al,39,40,25,44al,40,41,26,43al,46,47,48,27,41allsel,all !选择所有元素type,1 !选择要划分单元的类型mat,1 !选择要划分单元的材料模型mshape,1,2d !设置成平面三角形单元mshkey,0 !设置成自由方式ESIZE,10,0, !设置单元大小amesh,1,11,1 !对面1到面11划分单元ESIZE,,, !设置单元大小为默认值allsel,all !选择所有元素amesh,12,16,1 !划分面12到16 savefinish!划分好后的有限元网格如图9-2所示。
基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用
基于ANSYSWorkbench的流固耦合计算研究及工程应用基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用引言：随着工程技术的不断发展，流固耦合计算在众多领域得到了广泛的应用。
流固耦合计算是指流体力学和固体力学的耦合分析，用于研究流体与固体之间的相互作用和影响。
ANSYS Workbench是一款广泛使用的工程仿真软件，它提供了强大的流固耦合计算功能，被广泛应用于多个领域，如汽车工程、航空航天工程、能源领域等。
流固耦合计算的基本原理：流固耦合计算是根据连续介质力学原理进行的，可以将流体和固体看作连续介质，通过数值模拟方法求解它们之间的相互作用。
在ANSYS Workbench中，流固耦合计算通常包括以下三个步骤：网格划分、物理模型设定和求解。
第一步是网格划分，即将流体和固体分别划分成离散的网格，其中流体部分的网格通常采用流体网格生成软件生成，固体部分则使用固体网格生成软件生成。
网格划分的质量对计算结果的准确性和稳定性起着至关重要的作用。
第二步是物理模型设定，根据具体的工程问题，设定相应的流体和固体模型。
在ANSYS Workbench中，流体模型通常包括流体的黏性、密度、速度分布等参数，固体模型则包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
在设定模型时，还需要考虑流体和固体之间的边界条件，如流体入口和出口的速度、固体边界的约束条件等。
第三步是求解，通过建立数学模型和设置计算参数，利用数值方法求解流体和固体的相互作用。
用户可以根据需要选择求解器和求解方法，ANSYS Workbench提供了多个求解器选项，例如基于有限元的求解器和基于有限体积的求解器。
求解过程中，可以监控计算结果的收敛情况，将其与实际情况进行比较，以验证模拟结果的准确性和可靠性。
工程应用实例：基于ANSYS Workbench的流固耦合计算在许多工程领域都有广泛的应用。
以下以汽车空气动力学为例进行说明。
在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的研究方向。
ansys 叶片流固耦合分析
Training Manual
3-2
流固耦合分析
Training Manual
结构：瞬态动力学分析
c. 导入叶片模型：单击Geometry利用鼠标右键导入模型SYS.scdoc d. 在SCDM中对全周模型进行切分获取单叶片模型 e. 确定坐标系：结构、流体中模型旋转轴要一致，均为绕Z轴旋转。 f. 双击Model，进入Mechanical g. Material ：Assignment为Titanium Alloy
3-2
流固耦合分析
结构：瞬态动力学分析 i. 网格：根据几何特征， size function
选择curvature，详细设置如右图所 示 j. 载荷步设置：如下图所示。 Number of steps ：1；打开大变形
Training Manual
3-2
流固耦合分析
结构：瞬态动力学分析 k. 约束： • 周期性对称面： Frictionless support ，
流固耦合分析
3-1
流固耦合分析
目的： 评估风扇叶片是否发生颤振，考虑流固热多场 耦合，评估风扇叶片的振动应力。
•模型：叶片数，叶根部导圆。
•材料: 高温钛合金
Training Manual
3-2
流固耦合分析
边界条件：
进口 压 pa 100000
总进口总转
压比
温k
速 rpm
700
10000
0.947
3-2
流固耦合分析
结构：瞬态动力学分析 a. 双击Transient structural，创建瞬态动力学
分析项目 b. 选择材料：双击Engineering Data，选中
Engineering Data sources ，在General Materials下选取Titanium Alloy（单击A14后 面“＋” 号）
ansys流固耦合分析与工程实例
第 1 章 流固耦合分析基础近年来，流固耦合分析研究和应用取得了飞速的发展，尤其是 ANSYS Workbench 推广以 来，流固耦合分析变得容易起来，也因此很快在相关工程领域得到广泛应用。
本章是学习 ANSYS 流固耦合分析的入门篇，旨在介绍 ANSYS 流固耦合分析的基本知识，引导初学者由 浅入深地了解流固耦合分析的基本操作和应用。
本章内容包括：ü 流固耦合基础ü ANSYS 流固耦合分析ü ANSYS 流固耦合分析的基本步骤1.1 流固耦合基础下面简单介绍什么是流固耦合作用、流固耦合分析，流固耦合的重要性，以及流固耦合分 析用到的控制方程。
1.1.1 认识流固耦合分析的重要性随着计算科学以及数值分析方法的不断发展， 流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction ）研究从 20 世纪 80年代以来，受到了世界学术界和工业界的广泛 关注。
流固耦合问题是流体力学（Computational Fluid Dynamics ，CFD ）与固体力学 （Computational Solid Mechanics ，CSM ）交叉而生成的一门力学分支，同时也是多学科或多 物理场研究的一个重要分支， 它是研究可变形固体在流场作用下的各种行为以及固体变形对流 场影响这二者相互作用的一门科学。
流固耦合问题可以理解为既涉及固体求解又涉及流体求解， 而两者又都不能被忽略的模拟 问题。
因为同时考虑流体和结构特性，流固耦合可以有效节约分析时间和成本，同时保证结果 更接近于物理现象本身的规律。
所以， 近年来流固耦合分析在工程设计特别是虚拟设计和仿真 中的应用越来越广泛和深入。
1流固耦合分析基础ANSYS 流固耦合分析与工程实例2 图 11 显示了流固耦合分析在产品虚拟设计中的层次以及与各学科之间的相互联系。
【达尔整理】ANSYS流固耦合分析实例命令流
达尔文档DareDoc分享知识传播快乐ANSYS流固耦合分析实例命令流本资料来源于网络，仅供学习交流2015年10月达尔文档|DareDoc整理目录ANSYS流固耦合例子命令流............................................................................. 错误!未定义书签。
ANSYS流固耦合的方式 (3)一个流固耦合模态分析的例子1 (3)一个流固耦合模态分析的例子2 (4)一个流固耦合建模的例子 (7)一加筋板在水中的模态分析 (8)一圆环在水中的模态分析 (10)接触分析实例---包含初始间隙 (14)耦合小程序 (19)流固耦合练习 (21)一个流固耦合的例子 (22)使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解 (23)针对液面晃动问题，ANSYS/LS-DYNA提供三种方法 (30)1、流固耦合 (30)2、SPH算法 (34)3、ALE（接触算法） (38)脱硫塔于浆液耦合的分析 (42)ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子 (47)空库时的INP文件 (47)满库时的INP文件 (49)计算结果 (52)ANSYS流固耦合的方式一般说来，ANSYS的流固耦合主要有4种方式：1，sequential这需要用户进行APDL编程进行流固耦合sequentia指的是顺序耦合以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。
在这个方法中，基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。
即使网格上存在差别，MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。
ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。
关于该方法的详细信息，参见ANSYS Coupled-Field Analysis Guide中的Sequential Couplin2，FSI solver流固耦合的设置过程非常简单，推荐你使用这种方式3，multi-field solver这是FSI solver的扩展，你可以使用它实现流体，结构，热，电磁等的耦合4，直接采用特殊的单元进行直接耦合，耦合计算直接发生在单元刚度矩阵一个流固耦合模态分析的例子1这是一个流固耦合模态分析的典型事例，采用ANSYS/MECHANICAL可以完成。
ANSYS流固耦合分析实例
通过 ANSYS CFX-Post 观察结果
在固体薄板上观察结果 1. 显示Boundary ANSYS(在 ANSYS > Domain ANSYS中) 2. 对 Boundary ANSYS进行如下设置
3. 点击Apply 4. 选择Tools > Timestep Selector ，打开Timestep
Details窗口，设置Auto Time Stepping为off 3. 设置Time Step为0.1 [s] 4. 在整个窗口底边靠右的Tabular Data面板，设置End Time为5.0
模拟中固体问题的描述—加入载荷
固定支撑：为确保薄板的底部固定于平板，需要设置固定 支撑条件。
1. 右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert > Fixed Support
0 [pa]对应于0.5 [s]
模拟中固体问题的描述—记录ANSYS输入文件
现在，模拟设置已经完成。在Simulation中ANSYS MultiField并不运行，因此用求解器按钮并不能得到结果 1. 然而，在目录树中的高亮Solution中，选择Tools > Write ANSYS Input File，把结果写进文件OscillatingPlate.inp 2. 网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择 Mesh 3. 保存Simulation数据，返回Oscillating Plate [Project]面 板，存储Project
Geometry File下，点击Browse，打开所提供 的OscillatingPlate.agdb文件 7. 确认OscillatingPlate.agdb被选（高亮显示）， 点击New simulation
在航空中ANSYS CFX流固耦合模拟的应用
在航空中ANSYS CFX流固耦合模拟的应用如今计算流体力学(CFD)已经发展成为分析工业设备外部和内部流动的可靠工具，其所面临的新挑战是对于涉及不同物理现象的多物理场的模拟。
一个重要的例子是流动与周围固体结构的干扰。
干扰可以是流体作用力与固体变形的力学耦合，也可以是流固界面之间温度和热通量的热耦合。
一个典型的例子是机翼或叶片颤振力学耦合系统的数值模拟。
在本文的研究中，ANSYS公司的两个软件包ANSYS和CFX被用于结构和流动力学耦合的模拟。
ANSYS是多用途非线性的有限元求解器，用于计算固体结构和非固体结构(例如，静电场、静磁场、声学)。
CFX是通用的CFD代码，以高鲁棒性和高精度的流动数值算法、高级湍流模式和多种复杂物理模型而著称。
ANSYS CFX软件介绍在CFX中，NS方程组采用守恒形式的有限体积法来离散，时间采用隐格式，可以计算混合网格和非结构网格，网格单元可以是六面体型、棱柱型、楔型和四面体型。
在每个网格节点周围构造控制体，通量通过位于两个控制体界面上的结合点来计算。
离散方程采用有界的高精度对流格式来求解。
通过Rhie和Chow 的算法来计算质量流量，以保证压力速度耦合。
离散方程组通过由Raw发展的耦合代数多重网格法求解。
该方法的数值能力随参与计算的网格节点的数量增加而线性增加。
定常计算采用时间迭代法，直到达到用户指定的收敛标准。
对于非定常计算，迭代程序在每个时间步内更新非线性系数，而时间步由外层循环来推进。
由于力学耦合，将导致流体和固体之间的界面发生移动。
因此，离散方程必须被拓展以允许网格移动和网格变形。
这种拓展通过空间守恒律来实现。
壁面网格节点界面的移动需要重新计算求解域内部网格节点的位置，可以通过求解描述网格变形的拉普拉斯方程来实现，这类似于网格光顺所做的操作。
它是描述动网格运动的经典粘弹动力学方程的简化形式。
如果网格严重变形，光顺网格的方法不足以提供高质量的网格。
在这种情况下，必须建立拥有不同网格拓扑结构的新网格，在下一时间步，通过二阶插值将求解变量插值到新网格节点上。
16基于ANSYSWorkbench的风力机流固耦合分析
域： 一个是旋转域 ， 另一个是静止域 。 旋转域表示与 风机一起旋转的有旋空气 ， 其转速与风轮转速相同 。 静止域表示风机 周 围 的 空 气 ， 其 速 度 即 为 风 速。 旋 转域用内部挖去风 机 形 状 的 圆 柱 来 表 示 ， 圆柱内部 挖去的型腔为 风 机 的 外 形 。 静 止 域 用 长 方 体 表 示 ， 内部挖去旋转域 ， 见图 １。 ） 从风场的流速图 （ 图３ 可以直 观 地 看 出 风 场 的 在叶尖处最大 ， 叶根处 流速从叶根到叶尖逐渐增加 ， 最小 。
限元分析能为叶片 的 优 化 设 计 、 改型及研发提供直 观准确的数据信息 。 随着 Ｃ 叶片的流固耦合可 Ａ Ｅ 软件技术的发展 ， 以在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 中实现 。 最新的 Ｗ ｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ 利用该功能可 １ ２ 在工程页 引 入 了 工 程 图 解 的 概 念 ， 以将一个复杂的包含多场分析的物理问题 ， 通过系统 间的连接实现其相关性 。 这种全新的界面使得用户 与软件的交互更加方便 ， 操作更 加 简 单 。 同 时 ， Ａ Ｎ －
对固体风机叶片进行模态分析进入模态分析数据传递对固体风机进行结构静力分析抑制风场对固体风机进行网格划分进入staticstructure压力传递对风场进行cfd分析抑制风机部分对风场网格划分风机模型包括风场图2流固耦合分析流程fig2processoffluidsolidcouplinganalysis从风场的流速图图3可以直观地看出风场的流速从叶根到叶尖逐渐增加在叶尖处最大叶根处最小
： ； ； ；ｍ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｗ ｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ － ｐ ｇ ｙ ｙ ｙ 它的设 叶片是风力发 电 机 组 的 关 键 部 件 之 一 ， 计直接影响到风 能 的 利 用 效 率 。 因 此 ， 对于叶片的 气动外形设计显得尤为重要 。 对叶片及流场进行有
ansys应用-流固耦合
1. 打开 AWB，由于要做 FSI 双向流固耦合，所以先在框架中建立瞬态结构场， 如图 3 所示：（如果是单向流固耦合，可以直接使用 FSI 模块，丌过里面的结 构场是稳态结构场）
图3 2. 在 setup 处单击鼠标右键，弹出如图 4 的对话框，本例中按照图 2 选择，添
加流体计算的 CFX 部分：
1、Design Simulation 中定义好结构分析中的材料、网格、约束及流体边界。 2、写出 INP 格式的 ANSYS 结构文件。 3、CFX 中在 Simulation Type 中设置好 External Solver Coupling 为 ANSYS MultiField，并将第 2 步中写出的 INP 格式的 ANSYS 结构文件选中设为 ANSYS 文件。
图1 b.利用 ANSYS 中的 Read input from 命令读入结果载荷。
二 、 实 现 双 向 流 固 耦 合 的 方 法 主 要 有 三 种 ： CFX+Design Simulation(AWB) 、 CFX+ANSYS Classic 和 MFX+ANSYS Classic+CFX。 （1）、CFX+Design Simulation(AWB)方法流程：
（2）、CFX+ANSYS Classic 方法流程：
1、ANSYS Classic 中定义好结构分析中的材料、网格、约束及流体边界。 2、设置好 MFX 中的不 CFX 相联的系列条件，如载荷时间步及求解类型和步数 等等。 3、在 MFX 下的利用 write input 写出 ANSYS 的流固耦合文件（dat 格式）。 4、同方式一中的第 3 步，丌同就是将 CFX 中联结的 ANSYS 文件转为第 3 步写 出的 DAT 文件。 5、同方式一中的 4 至 6 步。注意的是 CFX 中的单位要不 ANSYS Classic 默认 的单位保持一致，ANSYS 不 CFX 中默认的耦合条件基本一样，只是在 CFX 中 默认为先求解 CFX，而 ANSYS 中默认为先求解 ANSYS，所以此处要注意保持 一致。
ansys流固耦合案例
ansys流固耦合案例
1. Ansys流固耦合是一种将流体和固体结构相互耦合的分析方法，可以用于模拟和研究各种流体和固体结构的相互作用。
2. 在汽车工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟汽车车身在行驶过程中的空气动力学特性，以及车身和悬挂系统之间的相互作用。
3. 在航空航天工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟飞机机翼在高速飞行过程中的气动力特性，以及机翼和飞机结构之间的相互作用。
4. 在建筑工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟建筑物在强风或地震等自然灾害下的响应，以及结构和周围环境之间的相互作用。
5. 在能源工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟并优化风力发电机的风叶设计，以及风叶和发电机结构之间的相互作用。
6. 在生物医学工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟人体血液在血管中的流动，以及血液和血管壁之间的相互作用。
7. 在石油工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟油井中的油气流动，以及油井壁和地层之间的相互作用。
8. 在电子器件设计中，Ansys流固耦合可以用于模拟电路板上的散热问题，以及电路板和散热器之间的相互作用。
9. 在船舶工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟船舶在水中的运动，以及船体和水流之间的相互作用。
10. 在化工工程中，Ansys流固耦合可以用于模拟化工设备中的流体流动，以及设备结构和流体之间的相互作用。
Ansys流固耦合在各个工程领域都有广泛的应用，可以用于模拟和
研究不同系统中流体和固体结构的相互作用。
这种分析方法可以帮助工程师更好地理解和优化系统的性能，提高工程设计的效率和可靠性。
ansysls-dyna流固耦合分析总结
ANSYS LS-DYNA流固耦合分析总结涉及的关键字有：1）单元算法的选择*SECTION_SOLID2）多物质单元定义*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP*ALE_REFERENCE_SYSTEM_GROUP*ALE_REFERENCE_SYSTEM_NODE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_CURVE*ALE_REFERENCE_SYSTEM_SWITCH*SET_MULTI-MATERIAL_GROUP_LIST3）流固耦合定义*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID4）ALE算法选项控制*CONTROL_ALE5）流体材料定义*EOS_IDEAL_GAS*MAT_NULL（1）流固耦合的定义：（2）ALE算法选项控制（3）流体材料的定义材料的变形一般可分为2中类型：一种是变形中体积不变，一种是变形过程中体积发生变化。
因此应力张量可以分为两个部分：应力偏量和压力：对于任何材料，都可以用应力偏量与压力来描述它的应力张量。
在对流体材料处理的过程中，就需要同时使用两种方式来描述材料，用本构模型和状态方程来描述一种材料的特性：用本构模型来描述材料的偏应力，用状态方程EOS描述体积变形与压力间的关系。
3.1）在LS-DYNA中提供空材料模式*MAT_NULL用来描述具有流体行为的材料（如空气、水等）。
在材料模式本身提供本构模型来描述材料的偏应力（粘性应力），然后使用状态方程EOS来提供压力行为应力特性，这样就可同时提供材料整个的应力张量。
MU表示动力黏性系数，单位是Pa*s（压强*时间）3.2）对于每种状态方程，压力都可以表示为比体积与温度的函数方程：对于第一种状态方程：多线性状态方程，表示为：对于理想气体：对于理想气体，一般有初始压力，但在状态方程的参数中没有初始压力的输入项，需要将它转化为初始内能的输入，或者用P0=C0来输入。
初始内能的输入：水的多线性状态方程C1=2.2E6KPaC2=9.54E6KPaC3=1.457E7KPaC4=0.28C5=0.28水的GRUNEISEN状态方程单位: m kg s KMU——表示Dynamic viscosity coefficient u，单位是（Pa*s）C——单位是m/s，S1/S2与GAMAO表示比率，无单位。